新型磁控方法可单个控制体内微型机器人，实现精准定向手术

有两种控制人体内的机器人运动的方法：一种实际操作比较困难的方式是，尝试建立某个复杂微小的能够自主推进和导航的机器人潜艇，另一种是方式是使机器人某个部分能够响应磁场，然后用大型磁铁在外部控制它。很显然，后者的可实践性更强，但这种方式很难同时管理多个机器人。

存疑：磁场所处的领域并不能轻易地去限定在某个特定领域。事实上，如果你使用类似于临床MRI扫描仪来创建磁场，无论你是否有一个微型机或一个巨大的群体，你给出的任何梯度将影响MRI内部的一切。如果你想要两个不同的机器人做两个不同的事情，那很有可能会失败。

解决这个问题的一个潜在方法是使每个机器人稍有不同，以使相同的控制输入对每个机器人产生不同的影响。但这个方法对于同质机器人仍然有很大的难度。在今天发表在Science Robotics的一篇论文中，来自德国Hamburg Philips的研究人员描述了一种技术，它可以使用磁场来选择性地让单个微型机器人或机器人的单个部件活动，即便它们都由相同的东西组成并位于同一区域。

请享受这个相当惊人的解释视频：

原理：设备内部的全局磁场中有一个孔，称为自由场点（FFP），其中多个磁场（每个由单独的线圈产生）相遇。在FFP内部，磁场梯度低。这不会帮助你移动东西，但它确实能帮你不让其他东西移动，因为你可以通过启动字段梯度“锁定”不在FFP中的所有东西。然后，你可以应用一个温和的旋转磁场，旋转FFP内的任何东西。通过移动FFP，您可以选择哪些东西被锁定，哪些东西可以自由旋转。

在这种情况下，“锁定”是通过磁场使螺钉侧向倾斜使得它们不能旋转，而FFP是零倾斜的区域，意味着螺钉可以自由旋转。研究发现，使用的硬件能够单独致动3毫米的螺钉。
 

磁场发生器的示意图[左]示出了其三个正交的线圈组和在z方向上的铁芯（灰色）。磁场发生器[中心]的孔径为12厘米。 xy平面上的理想化场[右]在中心具有零度，称为自由场点（FFP）的区域，白色箭头表示局部场向量。

 
研究人员建议了一大堆不同的办法来让这一技术发挥实际作用：

有一类应用是以几个分别加以控制的螺旋体驱动机制为基础的。在整形外科中，可用于移植，被移植部分的形状能够根据恢复过程发生变化。在诸如下肢增长或早发性脊柱侧凸等案例应用中，基于几个可控旋转体机制或为可延伸假肢或增长棒提供更高灵活性。另外，这一办法能够用于微流体中，其中，可以想象一种简单微型磁泵以及阀门，无需电力或机械连接，即可单独进行驱动。

另一类使用情况与用于局部治疗实现的简单微型机器有关，比如遥控一个可注射磁性微型药丸释放药物。遥控可切换放射性种子是一类特殊案例。可切换开关的机器人种子（Switchable seeds）能让资源的使用有更长的半衰期或更高的剂量率，因为达到所需的剂量后，放射性就可以被关闭。除此之外，最终距离健康组织或敏感器官太近的移动种子可以被关闭。

使用带槽的螺旋盾，定向种子的远程调节方式可以被建立。这可能会让医疗领域中的精确用药和组织维护技术有进一步的提升。另外，我们证明了磁操纵可以达到微米级别的精确性。通过导管，我们可以把种子带入肿瘤和血栓的位置，完成任务后从血管中排出。在成像定位后，只有到达肿瘤位置的种子会被远程激活。